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直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统设计及实现

作　者: 童飞
导　师: 郭毓；吴益飞；吴强
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 直驱滚筒洗衣机霍尔位置传感器模糊控制滑模变结构控制
分类号: TM925.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 15次
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内容摘要

直驱式滚筒洗衣机具有机械噪声小、系统故障率低、成本低及占用空间小等优势,加之滚筒洗衣机强大的个性化设计和较高的节能性能,必将成为未来市场上的主流产品。本文以直驱式滚筒洗衣机为背景,主要工作如下：(1)提出了直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统总体设计方案,选取带有两个霍尔位置传感器的直驱永磁同步电机作为驱动电机,采用电阻检测电机定子三相电流,并根据系统要求及电流采样的特点,选取DSP MC56F8023作为驱动控制系统的主控芯片。(2)为解决现有霍尔测速准确性、稳定性及快速性相互制约的问题,提出了改进的转子位置及转速估算方法——改进的周期测速法,提高了估算结果的稳定性和准确性。(3)完成了直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统硬件电路设计。以DSP MC56F8023为核心,完成了电源模块、微处理器及外围接口电路、智能功率模块、反馈信号调理电路、通信接口电路及故障保护电路等的设计。(4)完成了直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统软件设计。设计了驱动控制系统软件的总体架构,完成了直驱永磁同步电机矢量控制软件的设计。(5)建立了直驱永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,对其转速环与电流环控制算法进行了仿真研究。针对常规PI控制与积分分离PI控制的不足,分别设计了一维速度模糊-PI控制器和滑模电流控制器,并通过比较得出滑模变结构控制更适合直驱永磁同步电机控制系统。最后,对直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统进行了装机调试,取得了较好的空载转速跟踪性能和带载运行性能,验证了本文设计的驱动控制系统方案的可行性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
1 绪论  8-16
  1.1 课题背景  8
  1.2 滚筒洗衣机动力传动方式简介  8-9
  1.3 直驱控制技术研究现状  9-10
  1.4 滚筒洗衣机驱动控制系统相关控制技术发展现状  10-14
    1.4.1 低分辨率传感器控制技术  10-11
    1.4.2 无传感器控制技术  11-12
    1.4.3 矢量控制技术  12
    1.4.4 现代控制技术和智能控制技术的应用  12-14
  1.5 本文主要研究内容  14-16
2 直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统总体设计及其关键技术  16-28
  2.1 直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统总体设计  16-17
  2.2 主要部件选型  17-20
    2.2.1 直驱电机选型及功率校核  17-19
    2.2.2 传感器及处理器选型  19-20
  2.3 永磁同步电机控制技术简介  20-25
    2.3.1 坐标变换  20-22
    2.3.2 按转子磁场定向控制  22
    2.3.3 电压空间矢量PWM控制技术  22-25
  2.4 基于低分辨率霍尔位置传感器的转子位置及转速估算方法研究  25-27
  2.5 本章小结  27-28
3 直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统硬件电路设计  28-38
  3.1 智能功率模块及开关电源输入电源电路设计  28-29
  3.2 开关电源电路设计  29-31
  3.3 微处理器及外围接口电路设计  31
  3.4 智能功率模块电路设计  31-32
  3.5 电流/电压信号调理电路设计  32-34
  3.6 霍尔位置信号调理电路设计  34
  3.7 RS232通信接口电路设计  34-35
  3.8 过电流故障保护电路设计  35-36
  3.9 本章小结  36-38
4 直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统软件设计  38-46
  4.1 直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统软件总体设计  38-40
    4.1.1 直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统软件总体组成结构  38-39
    4.1.2 直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统软件总流程图  39-40
  4.2 驱动控制系统软件详细设计  40-45
    4.2.1 系统初始化程序设计  40
    4.2.2 电机转子初始定位程序设计  40-41
    4.2.3 电机转子位置及转速估算程序设计  41-42
    4.2.4 电机开环启动至闭环运行程序设计  42
    4.2.5 电流调节中断处理程序设计  42-43
    4.2.6 转速调节中断程序设计  43-44
    4.2.7 故障保护处理程序设计  44
    4.2.8 RS232通信程序设计  44-45
  4.3 本章小结  45-46
5 直驱式滚筒洗衣机驱动控制算法研究及仿真  46-70
  5.1 直驱永磁同步电机数学建模  46-48
  5.2 直驱式滚筒洗衣机负载转矩特性分析  48-50
  5.3 直驱永磁同步电机控制算法研究及仿真  50-68
    5.3.1 常规PI控制算法  51-54
    5.3.2 积分分离PI控制算法  54-58
    5.3.3 模糊控制算法  58-62
    5.3.4 滑模变结构控制算法  62-68
  5.4 本章小结  68-70
6 直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统实际调试  70-82
  6.1 实验目的及实验设备介绍  70-73
  6.2 实验准备  73-74
  6.3 空载调速实验  74-78
  6.4 装机实验  78-80
  6.5 本章小结  80-82
总结与展望  82-84
致谢  84-86
参考文献  86-90

直驱式滚筒洗衣机驱动控制系统设计及实现

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